太阳能与生物质热化学互补耦合特性研究及系统集成

基本信息
批准号:51706249
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:白章
学科分类:
依托单位:中国石油大学(华东)
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:巩亮,李勇铜,白斌,万培培,马桂栋
关键词:
太阳能热化学多能源互补耦合机理全工况特性
结项摘要

Solar driving biomass gasification is one of important routines for thermochemical utilization of renewable energies, and this research project focuses on the key problems of the energy level coupling and energy system integration. The theoretical, numerical and experimental works will be carried out, in which the researches on solar-biomass thermochemical coupling mechanism, experimental verification of the core conversion process and the innovation of the system integration are conducted. Firstly, through the analysis of conversion performances and the solar-biomass energy level coupling properties, the possible routines to reduce the irreversible loss are explored. Then, a multiphysical model of considering the solar to heat conversion-heat & mass transfer-thermochemical reaction is developed, the off-design experimental researches are conducted and used to verify the numerical model, and the mechanisms of the solar-biomass thermochemical hybrid reaction and internal complement can be elucidated. Finally, the off-design operation performances of the integrated solar-biomass thermochemical system are analyzed, the coupling and coordination characteristics between the energy conversion processes, i.e. solar energy collection, biomass thermochemical reaction and power-chemical product generation, are investigated, and the corresponding system integration mechanism is revealed. The research findings will provide the theoretical guidance for the efficient utilization of solar energy and biomass, and the contribution to develop the promising thermochemical hybrid renewable energy systems.

太阳能驱动生物质气化是一种重要的热化学互补利用方式,本项目围绕该互补过程中的能量耦合与系统集成机理等关键问题,采用理论分析和实验验证相结合的研究方法,从太阳能与生物质能互补耦合机理、关键过程实验验证和系统集成优化三个层面开展研究。通过分析太阳能与生物质的能量转化和能量品位耦合特性,探索降低热化学互补过程不可逆损失的途径;构建光热转换-热质传递-热化学反应的多物理场耦合模型,开展全工况实验研究和模型验证,揭示热化学互补反应机制;分析热化学互补能源系统的全工况运行特性,研究太阳能集热、生物质气化反应和化工动力转化等能量转换过程的耦合特性与协调机制,阐明热化学互补的系统集成机理。研究成果将为实现太阳能与生物质的高效利用、构建具有应用前景的互补型能源系统提供理论支撑。

项目摘要

本项目围绕太阳能驱动生物质气化互补利用过程中的能量耦合与系统集成机理等关键科学问题,采用理论分析和实验验证相结合的研究方法,从太阳能与生物质能互补耦合机理、关键过程实验验证和系统集成优化三个层面开展深入研究。探究了驱动生物质气化的太阳能热化学反应能量转化特性,揭示了多能互补的能量品位耦合和能量转化机制,进一步结合热化学反应特性,提出了分级转化的太阳能热化学互补利用新方法。构建了太阳能与生物质热化学互补利用的化工动力联产系统,探究了聚光集热、热化学转换、动力作功和化工产品联产等多过程之间的匹配关系和耦合关联,阐明了太阳能与生物质的热化学互补系统集成机理和协调机制。提出了分布式供能热化学回热主动协同调控方法,优化动力余热高效回收,降低不可逆性,并提高分布式冷热电联供的调控灵活性,提升系统运行性能。研究成果将为实现太阳能与生物质的高效利用、构建具有应用前景的互补型能源系统提供了新思路。本项目研究成果已发表学术论文10篇,包括国际期刊论文3篇,国际会议论文7篇,其中SCI一区期刊论文3篇,EI检索收录论文5篇,已授权实用新型专利2篇,申请国家发明专利2项。本项目培养硕士研究生2名,项目负责人入选第五届中国科协青年人才托举工程计划。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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